CGI及CGIC库的使用

我在人间贩卖青春2026-02-05 16:22

CGI

  • 作为标记语言html是无法读取硬件信息的，但C语言可以实现一个html页面
  • 传感器数据的数据是动态变化的，html页面是静止的，可以让浏览器每一秒刷新一次页面，但是浪费资源且体验效果一般

关于CGI

  • CGI 全称为 Common Gateway Interface，是一种标准协议，定义了Web服务器与外部应用程序 （通常是执行脚本或程序）之间的交互方式
  • 主要作用是在Web服务器和生成动态内容的应用程序之间传递信息
  • 当用户在Web浏览器中请求一个CGI程序时，Web服务器会将请求传递给相应的CGI脚本。脚本执行完成后，将结果返回给服务器，服务器再将结果传给用户的浏览器
  • CGI脚本可以用多种编程语言编写，如Perl、Python、C、或者Shell脚本

CGI的特点：

  • 对http浏览器来说，cgi脚本文件只是一个页面文件
  • CGI可以使用任意编程语言编写，只要这个语言能把数据输出到标准输出即可
  • CGI是一个标准，它规定了系统所必须具备的环境变量

CGI相关文档

CGI标准官方文档：

RFC 3875 - The Common Gateway Interface (CGI) Version 1.1 (ietf.org)

CGI教程：

C++ Web 编程 | 菜鸟教程 (runoob.com)

Python CGI 编程 | 菜鸟教程 (runoob.com)

Perl CGI编程 | 菜鸟教程 (runoob.com)

CGI环境变量

变量名 描述
CONTENT_TYPE 内容的数据类型。当客户端向服务器发送附加内容时使用。例如，文件上传等功能。
CONTENT_LENGTH 查询的信息长度。只对 POST 请求可用。
HTTP_COOKIE 以键 & 值对的形式返回设置的 cookies。
HTTP_USER_AGENT 用户代理请求标头字段，递交用户发起请求的有关信息，包含了浏览器的名称、版本和其他平台性的附加信息。
PATH_INFO CGI 脚本的路径。
QUERY_STRING 通过 GET 方法发送请求时的 URL 编码信息，包含 URL 中问号后面的参数。
REMOTE_ADDR 发出请求的远程主机的 IP 地址。这在日志记录和认证时是非常有用的。
REMOTE_HOST 发出请求的主机的完全限定名称。如果此信息不可用，则可以用 REMOTE_ADDR 来获取 IP 地址。
REQUEST_METHOD 用于发出请求的方法。最常见的方法是 GET 和 POST。
SCRIPT_FILENAME CGI 脚本的完整路径。
SCRIPT_NAME CGI 脚本的名称。
SERVER_NAME 服务器的主机名或 IP 地址。
SERVER_SOFTWARE 服务器上运行的软件的名称和版本。

HTTP请求与CGI脚本的交互过程

  • CGI的交互过程依赖于环境变量和标准输入输出，允许服务器动态生成内容处理复杂的用户请求
  1. 客户端发起请求
    • 用户在浏览器中请求一个URL，这个URL指向一个CGI脚本
    • 该请求可以是GET请求或POST请求
  2. 服务器接收到请求
    • Web服务器（如Apache或Nginx）接收到HTTP请求后会检查请求的URL
    • 如果URL对应于CGI脚本的路径，服务器将识别需要启动CGI处理
  3. 调度CGI脚本
    • 服务器根据请求启动相应的CGI脚本作为新进程运行
    • 在启动脚本前，服务器设定环境变量，这些变量包含了请求的各种信息
  4. 传递请求数据
    • 环境变量： 服务器通过环境变量传递请求的元数据，如请求方法、查询字符串、内容类型等。例如：
      • REQUEST_METHOD: 请求方式（如GET、POST）
      • QUERY_STRING: URL中的查询字符串
      • CONTENT_TYPE: 请求体的数据类型（针对POST请求）
    • 标准输入（stdin）： 对于POST请求，请求体的数据通过标准输入传递给CGI脚本。
  5. CGI脚本处理请求
    • CGI脚本读取请求数据和环境变量，并进行相应的数据处理和逻辑操作。
    • 脚本生成输出，包括HTTP头部和内容。常见的首个输出头是Content-Type，告知响应数据的类型，例如Content-Type: text/html。
  6. 返回响应给服务器
    • 脚本执行完成后，将输出发送回Web服务器
    • Web服务器将这一输出作为HTTP响应发送回客户端浏览器
  7. 浏览器显示内容
    • 客户端浏览器接收到响应后，解析并渲染网页内容供用户查看

CGI接口的引入

  • CGI脚本可以用多种编程语言编写，如Perl、Python、C、或者Shell脚本
c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    printf("Content-Type: text/html\n\n");
    printf("<!DOCTYPE html>\n");
    printf("<html> <head> <meta charset=\"utf-8\">\n");
    printf("<title>我的html页面</title> </head> <body>\n");
    printf("<h1>第一个标题</h1>\n");
    printf("<p>我的第一个段落。</p>\n");
    printf("</body> </html> \n");
    return 0;
}
  • 将以上代码编译后的输出文件改为test.cgi放于/usr/lib/cgi-bin/目录下
shell 复制代码 
#!/bin/bash
echo "Content-Type: text/html"
echo ""
echo "<!DOCTYPE html>"
echo "<html> <head> <meta charset=\"utf-8\">"
echo "<title>html页面</title> </head> <body>"
echo "<h1>标题</h1>"
echo "<p>我的第一个段落</p>"
echo "</body> </html>"
  • 或将以上shell脚本改为test.cgi放于/usr/lib/cgi-bin/目录下
  • 运行前需要让http服务器支持CGI功能：
bash 复制代码 
sudo a2enmod cgi
sudo systemctl restart apache2
  • 浏览器访问：ip/cgi-bin/test.cgi

.cgi是为了表示这是个CGI程序，和其它可执行程序是一样的，没有特殊的属性，去掉.cgi的后缀不影响其功能

CGI程序处理form表单

  • html只是静态页面，无法动态的处理这种问题。需要依靠其它具备逻辑控制能力的语言来完这项工作

form表单

html 复制代码 
  <form action="/cgi-bin/login.cgi" method="get">
        <input type="text" name="username" placeholder="请输入用户名"><br>
        <input type="password" name="password" placeholder="请输入密码"><br>
        <input type="submit" value="Login">
  </form>
  • action="/cgi-bin/login.cgi": 这个属性指定了当用户提交表单时，表单数据将被发送到服务器上的 /cgi-bin/login.cgi 文件进行处理
  • method="get": 这个属性指定了表单数据的提交方式
  • type="submit": 定义了一个提交按钮，当用户点击这个按钮时，表单数据将被发送到服务器

CGI处理程序

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void) {
    char *data = getenv("QUERY_STRING");
    char username[50], password[50];

    //%49[^&]:表示从当前位置读取最多 49 个字符，直到遇到 &
    sscanf(data, "username=%49[^&]&password=%49s", username, password);

    //由于告诉浏览器，将发送html的文本页面
    printf("Content-Type: text/html\n\n");

    //登录成功以后的显示内容
    printf("<h1>Login successful! Welcome, %s!</h1>", username);

    return 0;
}
  • 同样：将编译好的应用程序改为xxx.cgi复制到/usr/lib/cgi-bin/目录下

CGIC库

关于CGIC库

  • CGIC 是一个用于开发 CGI（Common Gateway Interface）程序的 C 库，CGIC 库简化了 CGI 程序的开发，处理诸如表单数据解析和环境变量管理等常见任务
  • 以下是一些 CGIC 库的功能和特点：
  1. GET 和 POST 解析：CGIC 可以自动解析从客户端发送的 GET 和 POST 请求数据，并将数据存储为键值对，方便开发者获取和使用。
  2. 文件上传：支持处理多部分表单数据（multipart/form-data），使处理文件上传更为轻松
  3. 错误处理：提供了一些机制来处理输入数据可能引起的错误，比如数据缺失或格式错误
  4. 简化环境变量管理 ：CGIC 提供了一些函数来获取常用的 CGI 环境变量，如 CONTENT_TYPE、REQUEST_METHOD、QUERY_STRING 等
  5. 跨平台支持：CGIC 是用标准 C 语言编写的，能够在多种操作系统上使用，如 Unix/Linux 和 Windows

CGIC库的下载：

c 复制代码 
https://github.com/boutell/cgic

构建CGIC应用程序

准备源码

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include "cgic.h"

int cgiMain() {
    // 输出 HTTP 响应头
    cgiHeaderContentType("text/html");

    // 输出 HTML 头部
    fprintf(cgiOut, "<!DOCTYPE html>\n");
    fprintf(cgiOut, "<html>\n<head>\n<meta charset=\"utf-8\">\n");
    fprintf(cgiOut, "<title>我的html页面</title>\n</head>\n<body>\n");
T
    char username[50];
    char password[50];

    // 获取表单数据
    if (cgiFormString("username", username, sizeof(username)) != cgiFormSuccess) {
        strcpy(username, "未知用户");
    }
    if (cgiFormString("password", password, sizeof(password)) != cgiFormSuccess) {
        strcpy(password, "未知密码");
    }

    fprintf(cgiOut, "<h1>登录成功，欢迎 %s!</h1>\n", username);

    // 输出 HTML 结束标签
    fprintf(cgiOut, "</body>\n</html>\n");

    return 0;
}

修改cgic库的Makefile或替换cgitest.c文件

  • 以下是添加了注释的Makefile文件内容：
plain 复制代码 
# 编译选项，使用 -g 进行调试信息生成，-Wall 打开所有警告信息
CFLAGS=-g -Wall

# 指定 C 编译器
CC=gcc

# 指定创建静态库的工具
AR=ar

# 指定静态库索引工具
RANLIB=ranlib

# 指定链接器选项，这里找到当前目录下的库，链接 cgic 库
LIBS=-L./ -lcgic

# 默认目标。生成 libcgic.a 静态库、cgictest.cgi 可执行文件和 capture 可执行文件
all: libcgic.a cgictest.cgi capture

# 安装目标。将 libcgic.a 复制到 /usr/local/lib，将 cgic.h 复制到 /usr/local/include
install: libcgic.a
    cp libcgic.a /usr/local/lib
    cp cgic.h /usr/local/include
    @echo libcgic.a is in /usr/local/lib. cgic.h is in /usr/local/include.

# 静态库目标。生成 cgic.o 对象文件并创建 libcgic.a 静态库
libcgic.a: cgic.o cgic.h
    rm -f libcgic.a
    $(AR) rc libcgic.a cgic.o
    $(RANLIB) libcgic.a

# 适用于 mingw32 和 cygwin 用户，将生成的可执行文件更改为 .exe 扩展名
# 可执行文件目标 cgictest.cgi，确保链接 libcgic.a 静态库
cgictest.cgi: cgictest.o libcgic.a
    gcc cgictest.o -o cgictest.cgi ${LIBS}

# 可执行文件目标 capture，确保链接 libcgic.a 静态库
capture: capture.o libcgic.a
    gcc capture.o -o capture ${LIBS}

# 清理目标。删除所有生成的对象文件、静态库和可执行文件
clean:
    rm -f *.o *.a cgictest.cgi capture cgicunittest

# 测试目标。编译并运行单元测试程序
test:
    gcc -D UNIT_TEST=1 cgic.c -o cgicunittest
    ./cgicunittest

CGI存在的问题与解决方案

  • CGI（Common Gateway Interface）在Web开发中曾经是一种常用的技术，但随着现代Web开发技术的进步，它的一些问题也逐渐显露出来。以下是CGI存在的一些主要问题及其解决方案：
  1. 性能问题 ：
    • 问题：CGI每次处理请求时都会启动一个新的进程，这对于服务器来说开销非常大，尤其是在高并发环境下，容易导致性能下降。
    • 解决方案 ：使用持久连接技术，如FastCGI 或SCGI，这些技术通过重用进程来处理多个请求，从而提高性能。
  2. 安全问题 ：
    • 问题：不安全的CGI脚本可能导致安全漏洞，比如缓冲区溢出和代码注入。
    • 解决方案：编写安全的脚本，进行输入验证和参数化查询；使用现代Web框架，这些框架通常提供了更多内置的安全功能。
  3. 可扩展性问题 ：
    • 问题：由于CGI的性能限制，在大规模应用中难以扩展。
    • 解决方案：使用更现代的Web应用架构，如采用反向代理、负载均衡，并结合使用Web应用服务器如Node.js、Django、Flask等。
  4. 维护性和开发效率问题 ：
    • 问题：CGI脚本通常直接用C或者Perl编写，代码复杂且不易维护。
    • 解决方案 ：采用现代编程语言和框架，如Python的Flask、Java 的Spring等，它们提供了更高的开发效率和可维护性。
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